利用木质纤维素类生物质产微生物絮凝剂Pseudomonas boreopolis GO2的全基因组测序及比较基因组学分析

【目的】Pseudomonas boreopolis GO2可以利用木质纤维素类生物质为唯一碳源发酵产微生物絮凝剂。解析菌株GO2的全基因组特征可为利用木质纤维素类生物质定向合成多糖型微生物絮凝剂提供分子基础。【方法】利用Illumina NovaSeq测序平台对菌株GO2进行测序，用SMRT等软件进行基因组组装、系统发育分析、基因预测和功能注释，并与4株近缘模式株进行了比较基因组分析。【结果】菌株GO2基因组大小为4 498 896 bp,GC含量为69.5%，共编码3 906个基因。菌株GO2与Pseudomonas boreopolis JCM 13306的16S r RNA基因相似性、平均核苷酸一致性(average nucleotide identity, ANI)、DNA-DNA杂交(DNA-DNA hybridization, DDH)值最高，分别为99.93%、98.36%和88.00%，将菌株GO2命名为Pseudomonas boreopolis GO2。比较基因组分析发现，GO2与4个近缘模式菌株共有2 348个直系同源核心基因，主要参与碳水化合物代谢、氨基酸代谢以及能量代谢等过程，而GO2菌株特有的307个基因主要与转录、复制、修复、细胞壁/膜/包膜的生物发生相关。菌株GO2基因组中含有226个碳水化合物活性酶(carbohydrate-active enzymes,CAZymes)基因，占总基因数的5.79%，包括82个与植物细胞壁降解相关的糖苷水解酶(glycoside hydrolases, GHs)家族基因和由糖基转移酶(glycosyltransferases, GTs)家族基因形成的3个多糖合成基因簇。【结论】根据菌株GO2基因组序列的比对分析，将其命名为Pseudomonas boreopolis GO2，其基因组中包含丰富的植物细胞壁降解酶基因和3个多糖合成基因簇，这些基因可能在菌株GO2直接利用木质纤维素类生物质合成微生物絮凝剂过程中发挥着重要作用。